Avaliação da potencialidade do Óxido de Silício Residual de Forno como material catalítico na produção de Diesel Verde a partir do Craqueamento de Óleo de fritura.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Monteiro, M.S. (UNIFESSPA) ; Santanna, J.S. (UNIFESSPA) ; Gama, V.J.P. (UNIFESSPA) ; Lopes, M.J.A. (UNIFESSPA) ; Bona, B.C. (UNIFESSPA) ; Mota, S.A.P. (UNIFESSPA)

Resumo

É crescente a busca por novas metodologias que visam aperfeiçoar o processo de obtenção de energia renováveis. Nesta perspectiva, esta pesquisa avaliou a potencialidade de um material que fazia parte do revestimento de um forno como catalisador em uma reação de craqueamento de óleo de fritura. O material em questão, apesar de apresentar bom rendimento, não foi eficiente no que diz respeito a aceleração da reação, apresentando temperatura de inicio de craqueamento muito próxima ao craqueamento térmico, além do mais o produto obtido apresentou altos valores de índice de acidez, o que demonstra que o catalisador não foi eficiente na desoxigenação do mesmo. Contudo, é possível que, a partir, de ativação térmica e/ou química este material possa ser empregado como catalisador.

Palavras chaves

Catálise Heterogênea; Craqueamento; Novos Catalisadores

Introdução

O advento da Revolução Industrial, iniciada no Reino Unido no final do século XVIII, fez com que a demanda energética mundial crescesse significativamente, tendo como principais fontes de energia os combustíveis oriundos do petróleo. No entanto, este recurso é limitado em longo prazo, além de ser um grande causador do efeito estufa, pela emissão de gases, como o monóxido de carbono e compostos de enxofre que causam danos ao meio ambiente. (MARZULLO, 2007). Com o objetivo de extinguir estes problemas a comunidade cientifica têm buscado fontes renováveis de combustíveis que não agridam o meio ambiente e que possuam baixo custo. Algumas rotas tecnológicas se destacam, dentre estas, transesterificação, esterificação, fermentação e craqueamento (MOTA et al, 2014, SILVA 2010). O craqueamento de matérias-primas renováveis é um processo que ocorre em altas temperaturas com ou sem a presença de um catalisador e tem como objetivo quebrar as moléculas de triglicerídeos presentes em óleos e gorduras vegetais ou animais, formando hidrocarbonetos com baixo peso molecular que assemelham-se aos derivados do petróleo (gasolina, querosene e diesel) e compostos oxigenados (ácidos carboxílicos, aldeídos, cetonas, monóxido de carbono, dióxido de carbono e água) (MOTA et al, 2014). Neste contexto, esta pesquisa visa investigar a potencialidade do material Óxido de Silício Residual de Forno da marca ETIL”LTDA, tipo: QC, n°: 2811 como catalisador no processo de craqueamento de óleo residual de fritura em uma escala semi-piloto de bancada. A fração de biocombustível a ser analisada foi o diesel verde, produto similar ao diesel oriundo de combustíveis fontes.

Material e métodos

A presente pesquisa foi realizada no Laboratório de Polímeros, Processos e Transformação dos Materiais (LPTM) da Unifesspa. A matéria-prima do craqueamento foi adquirida junto a uma lanchonete da cidade de Marabá – PA, a mesma foi submetida a processo de filtragem simples. O material utilizado como catalisador constituía o revestimento de um forno do Laboratório de Solidificação da referida instituição, o mesmo seria descartado, pois o forno não estava mais sendo utilizado. A fim de obter-se informações quanto a microestrutura e composição do material empregado como catalisador foram realizadas análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EED) (Figura 1). O equipamento utilizado foi o microscópio eletrônico de varredura modelo TM-3000 da Hitachi, instalado no Laboratório de Caracterização Estrutural da Unifesspa. O aparato utilizado no processo de craqueamento foi uma planta semi-piloto de bancada, composta por uma Manta térmica da marca Quimis, modelo Q321A25, com potência de 570 W, balão volumétrico de fundo redondo com capacidade de 1 L, uma coluna de destilação do tipo Vigreux, sem empacotamento e com 12 reentrâncias, um condensador de casco e tubo e um funil de decantação (Figura 2). O tipo de processo foi: craqueador/destilador. A temperatura de set point utilizado foi 450°C e o tempo de processo foi de 60 minutos. Foi realizado 1 experimento da reação de craqueamento térmico catalítico utilizando 200g da matéria-prima e 20 g do material catalítico. Uma alíquota da matéria-prima foi submetida a testes de índice de acidez (IA), índice de saponificação (IS), índice de éster (IE) e densidade, bem como a fração de biocombustível obtida.

Resultado e discussão

Com o objetivo de verificar o rendimento da reação de craqueamento foi realizado um balanço de massa levando-se em consideração a quantidade de matéria-prima inserida no reator e a quantidade de biocombustível coletada, desta forma pôde-se observar que a óxido de silício residual de forno demonstrou um alto rendimento para a fração diesel, 38%, deve-se ressaltar que houve perca de material não condensado muito provavelmente devido ao tamanho do condensador utilizado. Um ponto negativo foi a temperatura na qual a reação de craqueamento teve inicio, 381°C, esta temperatura é muito próxima a temperatura de craqueamento térmico que é de aproximadamente 400°C (QUIRINO, 2006). Esta informação mostra que o material não foi capaz de diminuir a energia de ativação da reação. A Figura 3 traz os resultados obtidos nas análises de acidez, saponificação e éster. Os resultados demonstram que óxido de silício residual de forno in natura não é um catalisador eficiente, uma vez que não demonstrou potencialidade no que diz respeito a desoxigenação do produto, o que torna a utilização do biocombustível inviável, pois o mesmo apresenta um índice de acidez muito alto se comparado com o valor recomendado pela Agência Nacional de Petróleo.

Sistema craqueador/destilador


Propriedades físico-químicas

Conclusões

Com base no desenvolvimento deste trabalho e da análise dos resultados obtidos é possível concluir que, no que tange ao rendimento da reação o óxido de silício atuou de forma satisfatória, no entanto, no que diz respeito à qualidade do biocombustível obtido os resultados mostram que este material sem tratamento térmico ou químico não é capaz de desacidificar o produto.

Agradecimentos

À Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará, pelo espaço cedido à pesquisa. À CAPES, pela bolsa concedida.

Referências

ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Resolucão Nº 40, de 25 de outubro de 2013. Diário Oficial da União, Brasilia, DF

MARZULLO, R. C. M.; “Análise de eco eficiência dos óleos vegetais oriundos da soja e palma, visando a produção de biodiesel”. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo- SP. 2007.
MOTA, S. A. P; MANCIO, A. A.; LHAMAS, D. E. L.; ABREU, D. H.; SILVA, M. S.; SANTOS, W. G.; CASTRO, D. A. R.; OLIVEIRA, R. M.; ARAÚJO, M. E.; BORGES, L. E. P.; MACHADO, N. T. Production of green diesel by thermal catalytic cracking of crude palmoil (Elaeis guineensis Jacq) in a pilot plant. J. Anal. Appl. Pyrol. V. 110, pag. 1–11, 2014.
SILVA, R. M.; “ Craqueamento Termocatalítico de Óleos Vegetais e Gorduras”. 2010. 189,f. Tese (Doutorado em Ciências em Química) – Instituto Militar de Engenharia. Rio de Janeiro – RJ. 2010.